탄소섬유의 특성, 응용 및 개발
1.탄소섬유의 특성과 성질
탄소섬유 소재 검정색, 단단함, 고강도, 경량 및 우수한 기계적 특성을 지닌 기타 신소재입니다.비중은 강철의 1/4 미만입니다.탄소섬유수지복합재료의 인장강도는 보통 강철의 7.9배인 35000MPa 이상이다.인장 탄성률은 230000MPa에서 430000MPa 사이입니다.따라서 CFRP의 비강도, 즉 재료의 강도와 밀도의 비율은 20000MPa/(g/cm3) 이상이나 A3강의 비강도는 590MPa/(g/cm3)이다. 탄성률도 강철보다 높습니다.재료의 비강도가 높을수록 부품의 자중이 작아지고, 비탄성계수가 높을수록 부품의 강성이 높아집니다.이러한 의미에서 탄소섬유의 공학적 응용 가능성이 광범위하게 설명됩니다.다음과 같은 많은 신흥 복합 재료의 우수한 특성을 살펴보십시오. 폴리머 복합 유리 섬유 소재, 금속계 복합재료, 세라믹계 복합재료 등을 통해 복합재료는 철강 시대부터 소재 보편화 시대로 진입할 것으로 많은 전문가들은 예측하고 있다.
PAN 탄소 섬유 및 유리 섬유 복합 재료:
(1) 기계적 성질, 금속보다 밀도가 낮고 무게가 가볍습니다.높은 모듈러스, 높은 강성, 높은 강도, 높은 피로 강도, 우수한 내마모성 및 윤활성;탁월한 진동 감쇠;
(2) 작은 내열성, 안정성, 열팽창 계수, 우수한 치수 안정성, 열전도율;불활성 가스에서 우수한 내열성;
(3) 전기 전도성 및 전자파 차폐 특성, 전기 전도성 및 전자파 차폐 특성을 갖는 다양한 전도성 재료에 속합니다.(4) X선 투과율이 우수하며 목적에 따라 적절한 구조 설계가 가능하다.
2007년 일본의 주요탄소섬유 공급업체도레이(Toray)는 닛산자동차 등 기업과 협력해 섀시 등 자동차 주요 부품의 무게를 획기적으로 줄일 수 있는 탄소섬유를 활용한 첨단 소재를 개발했다.이 신기술은 차량 전체 중량을 10% 줄이고, 연료 소비량을 4~5% 향상시킨다.또한 내충격성은 기존 제품의 1.5배입니다.제조업체들은 3년 안에 상용차에 신기술을 도입할 계획이다.이 신기술은 전 세계적으로 온실가스를 줄이기 위해 더욱 엄격해지는 연료비 규제를 배경으로 철강 중심의 자동차 원자재 전환을 가속화할 것을 약속합니다.
2.탄소섬유의 응용
탄소섬유는 탄소 함량이 90% 이상인 섬유의 총칭으로, 탄소 함량이 높다고 하여 붙여진 이름입니다.탄소섬유는 작은 비중, 내열성, 내열충격성, 내약품성, 전도성 등 원소 탄소의 다양한 우수한 특성을 갖고 있으며, 섬유 엉킴과 우수한 기계적 특성을 갖고 있습니다.특히, 비강도와 비탄성계수가 높고, 산소를 고립시킨 조건에서 2000℃의 고온에도 견딜 수 있습니다.중요한 산업용 유리 섬유 원료입니다.복합재료, 절제재료, 단열재료의 강화에 적합합니다.1960년대 초반에 개발된 신소재로 이제는 현대사회에 없어서는 안 될 신소재가 되었습니다.
레저용품 중 PAN탄소섬유를 최초로 적용한 제품은 낚싯대이다.현재 전 세계 탄소섬유 낚싯대의 연간 생산량은 약 1,200만개이고, 탄소섬유 사용량은 약 1,200톤이다.골프 클럽에 탄소섬유를 적용하기 시작한 것은 1972년부터다. 현재, Fibra de Carbon의 연간 생산량은전 세계 골프채는 약 4,000만병, 탄소섬유의 양은 2,000톤에 달한다.테니스 라켓의 적용은 1974년부터 시작됐다. 현재 지난해 전 세계적으로 약 450만 개의 탄소섬유 라켓이 생산됐고, 탄소섬유를 사용하려면 약 500톤이 필요하다.무엇보다도 탄소섬유는 스키, 스노보트, 스키 스틱, 야구 방망이, 로드 게임, 해양 스포츠에도 널리 사용됩니다.
탄소섬유의 경량성, 내피로성, 내식성 등의 특성을 인정하여 항공우주산업에서 널리 사용되고 있습니다.우주비행 분야에서는 고탄성 탄소섬유가 경량(강성)과 치수 안정성의 열전도율로 인해 인공위성에 사용되어 왔다.최근에는 이리듐 등 통신위성에 활용되기도 한다.
성형 화합물은 주로 열가소성 수지에 다음과 같은 형태로 혼합됩니다.유리 섬유 다진 가닥강화, 정전기 방지, 전자파 차폐 효과가 있어 가전제품, 사무기기, 반도체 및 관련 분야에 널리 사용되고 있습니다.
3.우리나라의 탄소섬유제품 생산현황
우리나라의 탄소섬유 생산 및 활용은 아직 초기 단계이다.국내 탄소섬유 생산능력은 전체 생산량의 약 0.4%에 불과하다.고성능 탄소섬유 천세계적으로는 국내 소비의 90% 이상이 수입에 의존하고 있다.PAN 전구체의 품질은 항상 우리나라 탄소 섬유 산업의 대규모 생산을 제한하는 병목 현상이었습니다.또한, 탄소섬유는 오랫동안 전략소재로 여겨져 왔기 때문에 선진국들은 대외적으로 폐쇄적이었다.따라서 업계 전문가들은 기초연구 강화가 혁신의 초석이자 국내 탄소섬유 산업 발전을 위한 근본적인 방법이라고 믿고 있다.
우리나라는 1960년대부터 1970년대까지 탄소섬유를 연구하기 시작하여 거의 세계와 보조를 맞추었습니다.일본 도레이(Toray)사는 30여년의 노력 끝에 T300 수준에 가까운 탄소섬유 제품을 개발했지만 생산량과 품질이 해외와는 거리가 먼 국내 수요를 충족시키지 못하고 있다.국제 선진수준과 비교하면 국내 탄소섬유의 두드러진 문제점은 탄소섬유 강도가 낮고 균일성과 안정성이 좋지 않다는 점이며, 개발 수준은 선진국에 비해 20~30년 정도 뒤쳐져 있고 생산 규모도 작고 기술 장비도 낮다. 낙후되어 있고, 생산 효율성도 좋지 않습니다.
현재 전 세계 fibra de carbon pret 생산능력은 약 35,000톤이고, 중국 시장의 연간 수요량은 약 6,500톤이다.그것은 큰 탄소 섬유 소비자입니다.그러나 2007년 중국의 탄소섬유 생산량은 약 200톤에 불과하며 주로 저성능 제품이다.대부분의 산업이 수입에 의존하고 있으며 가격이 매우 비쌉니다.예를 들어, 표준 T300 시장은 독립적인 지적 재산권에 대한 기술 지원이 부족하고 국내 기업은 아직 완전한 탄소 섬유 핵심 기술을 마스터하지 못했습니다.우리나라 탄소섬유의 품질, 기술, 생산 규모는 외국과 매우 다릅니다.그 중 고성능 탄소섬유 기술은 일본과 서구 국가들이 독점하고 차단하고 있다.따라서 탄소섬유의 국산화를 실현하는 데는 오랜 과정이 필요하다.시장 부족으로 인해 최근 몇 년간 중국에서는 '탄소섬유 열풍'이 일고 있으며 많은 과학 연구 기관과 기업이 탄소섬유 연구와 천톤급 산업화 프로젝트를 시작했습니다.
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게시 시간: 2022년 10월 27일